负反馈对放大器能的影响ppt课件

第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 将放大器输出信号的一部分或全部，经过反响网络回送将放大器输出信号的一部分或全部，经过反响网络回送到电路输入端，并对输入信号进展调整，所构成的闭合回到电路输入端，并对输入信号进展调整，所构成的闭合回路即反响放大器。路即反响放大器。q 反响放大器组成框图反响放大器组成框图根本放大器根本放大器A反响网络反响网络kfxoxixixf净输入信号净输入信号 fiixxx输入信号输入信号反响信号反响信号输出信号输出信号第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 反响放大器增益普通表达式反响放大器增益普通表达式根本放大器根本放大器A反响网络反响网络kfxoxixixfiof/xxA 开环增益开环增益io/xxA反响系数反响系数off/xxk 闭环增益闭环增益fioxxxFAAkAf1xxxx/1/fo反响深度反响深度f1AkFT1环路增益环路增益ff/AkxxT 反响深度反响深度F F或环路增益或环路增益T T是衡量反响强弱的一项重要是衡量反响强弱的一项重要目的。其值直接影响电路性能。目的。其值直接影响电路性能。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 反响极性反响极性fiixxx由于净输入信号由于净输入信号 假设假设 xf xf 减弱了减弱了xixi，使，使 x xi xii xii xi正反响正反响阐明阐明负反响具有自动调整作用，可改善放大器性能。负反响具有自动调整作用，可改善放大器性能。例：某缘由例：某缘由oxfx)(fiixxxox正反响使放大器任务不稳定，多用于振荡器中。正反响使放大器任务不稳定，多用于振荡器中。负反响的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。负反响的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 根据输出端衔接方式根据输出端衔接方式 电压反响电压反响 AkfRL+-voxixfxi 在输出端，凡反响网络与根本放大器并接，反响信号取在输出端，凡反响网络与根本放大器并接，反响信号取自傲载上输出电压的反响称为电压反响。自傲载上输出电压的反响称为电压反响。输出量输出量 xo=xo=vovoxixfxiAkfRLio 在输出端，凡反响网络与根本放大器串接，反响信号取在输出端，凡反响网络与根本放大器串接，反响信号取自傲载中输出电流的反响称为电流反响。自傲载中输出电流的反响称为电流反响。电流反响电流反响 输出量输出量 xo=xo=ioio第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 根据输入端衔接方式根据输入端衔接方式 串联反响串联反响 在输入端，反响网络与根本放大器串接，反响信号以电压在输入端，反响网络与根本放大器串接，反响信号以电压vf vf 的方式出现，并在输入端进展电压比较，即的方式出现，并在输入端进展电压比较，即v vi=vi-vf i=vi-vf。在输入端，反响网络与根本放大器并接，反响信号以电流在输入端，反响网络与根本放大器并接，反响信号以电流if if 的方式出现，并在输入端进展电流比较，即的方式出现，并在输入端进展电流比较，即ii ii =ii-if =ii-if。并联反响并联反响 AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xoAkfRSiSiiifii xo第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voArkfgRL+-voRSiSiiifii 电压串联负反响电压串联负反响 io/vvAv开环电压增益开环电压增益电压反响系数电压反响系数offv/vvk闭环电压增益闭环电压增益)1/(ffvvvvkAAA 电压并联负反响电压并联负反响 io/ivAr开环互阻增益开环互阻增益互导反响系数互导反响系数offg/vik闭环互阻增益闭环互阻增益)1/(fgfkAAArrr第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈AgkfrRLioRS+-vs+-vivfvi+-+-RSiSiiifii AikfiRLio 电流串联负反响电流串联负反响 io/viAg开环互导增益开环互导增益互阻反响系数互阻反响系数off/ivkr闭环互导增益闭环互导增益)1/(ffrgggkAAA 电流并联负反响电流并联负反响 io/iiAi开环电流增益开环电流增益电流反响系数电流反响系数off/iiki闭环互阻增益闭环互阻增益)1/(ffiiiikAAA留意：不同反响类型对应不同输入、输出电量，因此不同类留意：不同反响类型对应不同输入、输出电量，因此不同类 型反响电路的型反响电路的A A、kf kf、AfAf含义不同。含义不同。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈Akfxoxixfxiq 判别能否为反响电路判别能否为反响电路 看电路输出与输入之间能否接看电路输出与输入之间能否接有元件，假设有那么为反响电路有元件，假设有那么为反响电路，该元件即为反响元件。，该元件即为反响元件。viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例例1Rf为反响元件。为反响元件。例例2RE为反响元件为反响元件。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 判别反响类型判别反响类型 采用短路法采用短路法 假设输出端交流短路，假设反响信号消逝，那么为电假设输出端交流短路，假设反响信号消逝，那么为电压反响；反之为电流反响。压反响；反之为电流反响。判别电压与电流反响判别电压与电流反响 判别串联与并联反响判别串联与并联反响 假设输入端交流短路，假设反响作用消逝，那么为并假设输入端交流短路，假设反响作用消逝，那么为并联反响；反之为串联反响。联反响；反之为串联反响。AvkfvRS+-vs+-vivfvi+-+-RL+-voRSiSiiifii AikfiRLio第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 判别反响极性判别反响极性 采用瞬时极性法采用瞬时极性法 Akfxoxixfxi设设vi vi 瞬时极性为瞬时极性为 用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。比较比较xf xf 与与xi xi 的极性的极性 xi xi=xi-xf xi-xf 假设假设xf xf 与与xixi同相，使同相，使xixi减小的，为负反响减小的，为负反响；假设假设xf xf 与与xixi反相，使反相，使xixi增大的，为正反增大的，为正反响。响。经经A判别判别vovo？经经kf判别判别xfxf？第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈阐明阐明 用瞬时极性法比较用瞬时极性法比较xf xf 与与xi xi 极性时：极性时：假设是并联反响：那么需根据电压的瞬时极性，标出相关假设是并联反响：那么需根据电压的瞬时极性，标出相关支路支路 的电流流向，然后用电流进展比较的电流流向，然后用电流进展比较iiii=ii-if=ii-if。假设是串联反响：那么直接用电压进展比较假设是串联反响：那么直接用电压进展比较vivi=vi-vf vi-vf。按交、直流性质分：按交、直流性质分：直流反响：直流反响：交流反响：交流反响：反响信号为直流量，用于稳定电路静态任务点。反响信号为直流量，用于稳定电路静态任务点。反响信号为交流量，用于改善放大器动态性能。反响信号为交流量，用于改善放大器动态性能。多级放大器中的反响：多级放大器中的反响：部分反响：部分反响：越级反响：越级反响：反响由本级输出信号产生，可忽略。反响由本级输出信号产生，可忽略。输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送的称为级间或越级反响。的称为级间或越级反响。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例1 1 判别电路的反响极性和反响类型。判别电路的反响极性和反响类型。假设输出端交流短路，假设输出端交流短路，Rf引入的反响消逝引入的反响消逝电压反响。电压反响。假设输入端交流短路，假设输入端交流短路，Rf 的反响作用消逝的反响作用消逝并联反响。并联反响。分析：分析：viVCCRCRfvo+-+-RfRf那么那么vcvc为为-假设假设vivi瞬时极性为瞬时极性为 +-构成的构成的if if 方向如图示方向如图示。iiifib因净输入电流因净输入电流 ib=ii-if ib=ii-if ii ii负反响。负反响。结论：结论：Rf引入电压并联负反响引入电压并联负反响viRCvo+-+-第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈viVCCRCvo+-+-RERB1RB2例例2 2 判别图示电路的反响极性和反响类型。判别图示电路的反响极性和反响类型。假设输出端交流短路，假设输出端交流短路，RE上的反响依然存在上的反响依然存在 电流反响。电流反响。假设输入端交流短路，假设输入端交流短路，RE上的反响没有消逝上的反响没有消逝串联反响。串联反响。分析：分析：假设假设vivi瞬时极性为瞬时极性为 +因净输入电压因净输入电压 vbe=vi-vf vbe=vi-vf vi vi负反响。负反响。结论：结论：RE引入电流串联负反引入电流串联负反响响viRCvo+-+-RERB1RB2+那么那么veve即即vf vf 极极性为性为+第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例3 3 判别以下电路的反响极性和反响类型。判别以下电路的反响极性和反响类型。viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo+-电流并联负反响电流并联负反响电流串联正反响电流串联正反响+-+-电压并联负反响电压并联负反响电压串联负反响电压串联负反响+第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3例例4 4 判别以下电路的反响极性和反响类型。判别以下电路的反响极性和反响类型。viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf+-+电流串联负反响电流串联负反响+电流并联负反响电流并联负反响第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈viVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2RfviVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2Rf例例4 4 判别以下电路的反响极性和反响类型。判别以下电路的反响极性和反响类型。+-电压并联正反响电压并联正反响-+电压串联负反响电压串联负反响第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈反响越深，电路增益越小。反响越深，电路增益越小。FAAkAAff1由由得知：得知：SfSSfs1FAkAAAS注：当取源增益时，上式依然成立，即注：当取源增益时，上式依然成立，即AAAAAAAAAAAASAAffffff/f定义定义ff11AkAA由由2ff)1(1AkAA得得FAkSAA111ff(2)(1)得得-(1)-(2)反响越深，增益灵敏度越小。反响越深，增益灵敏度越小。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 输入电阻输入电阻 串联反响串联反响+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-viiixoiiifivRifiiiAkvvFRAkivifii)1(iii/ivR基放输入电阻基放输入电阻fif/AkvvT环路增益环路增益反响电路输入电阻：反响电路输入电阻：ifiivv 引入串联反响，反响越深，输入电阻越大。引入串联反响，反响越深，输入电阻越大。结论结论第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 并联反响并联反响iiifivR反响电路输入电阻：反响电路输入电阻：引入并联反响，反响越深，输入电阻越小。引入并联反响，反响越深，输入电阻越小。结论结论AkfRiRsisifii+-viiixo基放输入电阻基放输入电阻iiiivR环路增益环路增益fifAkiiTfiiiAkiivFRAkivifii)1(1fiiiiv第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 输出电阻输出电阻 电压反响电压反响 Ro：思索反响网络负载：思索反响网络负载效应后，基放输出电阻。效应后，基放输出电阻。Ast：负载开路时，根：负载开路时，根本放大器源增益。本放大器源增益。令令xs=0i+-v基基放放RoxfxsAst xs反响反响网络网络+-由定义得由定义得Rof电路模型：电路模型：由图由图osst/)(RxAvivkxxffs得得stofstoof1FRkARivR引入电压反响，反响越深，输出电阻越小，引入电压反响，反响越深，输出电阻越小，vovo越稳定越稳定。结论结论基基放放RoxfxsAst xs反响反响网络网络+-RLxsvo+-第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 电流反响电流反响 Ro：思索反响网络负载：思索反响网络负载效应后，基放输出电阻。效应后，基放输出电阻。Asn：负载短路时，根：负载短路时，根本放大器源增益。本放大器源增益。由定义得由定义得Rof电路模型：电路模型：由图由图ossn)(RxAivikxxffs得得snofstoof)1(FRkARivR引入电流反响，反响越深，输出电阻越大，引入电流反响，反响越深，输出电阻越大，ioio越稳定。越稳定。结论结论基放基放RoxsxfxsioAsn xsRL反响反响网络网络令令xs=0i+-v基放基放RoxfxsAsn xs反响反响网络网络第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 由于负反响降低了电路增益灵敏度，因此放大器可在更由于负反响降低了电路增益灵敏度，因此放大器可在更宽的通频带范围内维持增益不变。宽的通频带范围内维持增益不变。单极点系统引入负反响后，反响越深，上限角频率越大、单极点系统引入负反响后，反响越深，上限角频率越大、增益越小，但其增益带宽积维持不变。增益越小，但其增益带宽积维持不变。设基放为单极点系统：设基放为单极点系统：PI/1)(sAsAPH那那么么假设反响网络反响系数为：假设反响网络反响系数为：fk那么闭环系统那么闭环系统：PffIff/1)(1)()(sAksAsAsA其中：其中：FAkAAAIfIIfI1F)(1HfIHHfPfkA留意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。留意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈根本放大器根本放大器vovivfvi例如：一根本放大器，例如：一根本放大器，引入负反响引入负反响反响网络反响网络留意：负反响只能减小反响环内的失真，假设输入留意：负反响只能减小反响环内的失真，假设输入 信号本身产生失真，反响电路无能为力。信号本身产生失真，反响电路无能为力。输入正弦信号时，输出产生失真。输入正弦信号时，输出产生失真。vo失真减小。失真减小。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈同减小非线性失真一样，引入负反响可减小噪声。同减小非线性失真一样，引入负反响可减小噪声。留意：负反响在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍数留意：负反响在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍数 在减小，其信噪比不变。在减小，其信噪比不变。因此，引入负反响放大器噪声性能不变。因此，引入负反响放大器噪声性能不变。综上所述，负反响对放大器性能影响主要表现为：综上所述，负反响对放大器性能影响主要表现为：降低增益降低增益 减小增益灵敏度或提高增益稳定性减小增益灵敏度或提高增益稳定性改动电路输入、输出电阻改动电路输入、输出电阻减小频率失真或扩展通频带减小频率失真或扩展通频带减小非线性失真减小非线性失真噪声性能不变噪声性能不变第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈在电路输出端在电路输出端 根本放大器引入负反响的原那根本放大器引入负反响的原那么么 假设要求电路假设要求电路vovo稳定或稳定或RoRo小小应引入电压负反响。应引入电压负反响。假设要求电路假设要求电路ioio稳定或稳定或RoRo大大应引入电流负反响。应引入电流负反响。在电路输入端在电路输入端假设要求假设要求RiRi大或从信号源索取的电流小大或从信号源索取的电流小引入串联负反响。引入串联负反响。假设要求假设要求RiRi小或从信号源索取的电流大小或从信号源索取的电流大引入并联负反响。引入并联负反响。反响效果与信号源内阻反响效果与信号源内阻RSRS的关系的关系假设电路采用假设电路采用RSRS较小的电压源鼓较小的电压源鼓励励应引入串联负反响应引入串联负反响假设电路采用假设电路采用RSRS较大的电流源鼓较大的电流源鼓励励应引入并联负反响应引入并联负反响第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈反响效果与反响效果与RSRS关系的阐明：关系的阐明：串联负反响串联负反响采用电压源鼓励时，假设采用电压源鼓励时，假设RSRS0 0那那么么fsfiivvvvv 由于由于vSvS恒定，那么恒定，那么vf vf 的的变化量全部转化为变化量全部转化为vivi的变的变化量，此时反响效果最强。化量，此时反响效果最强。采用电流源鼓励时，假设采用电流源鼓励时，假设RSRS 由于由于iSiS恒定，恒定，vivi固定不固定不变，结果导致反响作用消逝变，结果导致反响作用消逝。+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-vixo电压源鼓励电压源鼓励is+-AkfRiRs+-vfvi+-vixo电流源鼓励电流源鼓励那那么么isiRiv 恒定恒定第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈ifiiiiAkfRixoRsvs+-vi+-电压源鼓励电压源鼓励ifiiiiAkfRixoisRs电流源鼓励电流源鼓励 并联负反响并联负反响采用电压源鼓励时，假设采用电压源鼓励时，假设RSRS0 0那那么么fsfiiiiiii 由于由于iSiS恒定，那么恒定，那么if if 的变的变化量全部转化为化量全部转化为iiii的变化的变化量，此时反响效果最强。量，此时反响效果最强。采用电流源鼓励时，假设采用电流源鼓励时，假设RSRS 由于由于vivi固定不变，结果导固定不变，结果导致反响作用消逝。致反响作用消逝。那那么么sivv 恒定恒定第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 深度负反响条件深度负反响条件 当电路满足深度负反响条件时：当电路满足深度负反响条件时：1T1F或或称深度负反响条件称深度负反响条件 将将串联反响电路输入电阻：串联反响电路输入电阻：FRRiif并联反响电路输入电阻：并联反响电路输入电阻：0/iifFRR电压反响电路输出电阻：电压反响电路输出电阻：电流反响电路输出电阻：电流反响电路输出电阻：snoofFRR0/stoofFRRfff11kAkAAffssfs11kkAAA增益：增益：或或第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 深度负反响条件下深度负反响条件下Avf Avf 的估算的估算 根据反响类型确定根据反响类型确定kfkf含义，并计算含义，并计算kfkf分析步骤分析步骤:假设并联反响：将输入端交流短路假设并联反响：将输入端交流短路假设串联反响：将输入端交流开假设串联反响：将输入端交流开路路那么反响系那么反响系数数 确定确定Afs(=xo/xs)Afs(=xo/xs)含义，并计算含义，并计算Afs=Afs=1/kf1/kf 将将AfsAfs转换成转换成 Avfs=vo/Avfs=vo/vsvskf=xf/xo计算此时计算此时xoxo产生的产生的xfxf第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf例例1 1 图示电路，试在深度负反响条件下估算图示电路，试在深度负反响条件下估算Avfs Avfs 该电路为电压串联负反响放大器。该电路为电压串联负反响放大器。解：解：将输入端交流开路，即将将输入端交流开路，即将T1T1管射极断开：管射极断开：那那么么fE1E1offRRRvvkv因此因此E1fff/1/1RRkAvsv第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例2 2 图示电路，试在深度负反响条件下估算图示电路，试在深度负反响条件下估算Avfs Avfs 该电路为电流并联负反响放大器。该电路为电流并联负反响放大器。解：解：将输入端交流短路，即将将输入端交流短路，即将T1T1管基极交流接地：管基极交流接地：那那么么fE2E2offRRRiiki因此因此E2fff11RRkAisiisRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2iosLE2fsLfssLC2oof)1()/(RRRRRRARiRRivvAsissv第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例3 3 图示电路，试在深度负反响条件下估算图示电路，试在深度负反响条件下估算Avfs Avfs 该电路为电压并联负反响。该电路为电压并联负反响。(1)解：解：将反相输入端交流接地：将反相输入端交流接地：那那么么foff/1/Rvikgfff/1RkAgsr因此因此1f1f1soofRRRARivvvAsrssv该电路为电压串联负反响。该电路为电压串联负反响。(2)解：解：将反相输入端交流开路：将反相输入端交流开路：那那么么f11offRRRvvkv因此因此1fff/1/1RRkAvsv-+AR1Rf+-vsvoif图图1-+AR1Rf+-vsvo-+-+vf图图2第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈实践上，放大器在中频区施加负反响时，有能够因实践上，放大器在中频区施加负反响时，有能够因AkfAkf在高在高频区的附加相移使负反响变为正反响，引起电路自激。频区的附加相移使负反响变为正反响，引起电路自激。反响放大器频率特性：反响放大器频率特性：)(j1)(j)(jfTAA假设在某一频率假设在某一频率上上1)(jT放大器自激放大器自激自激振幅条件自激振幅条件 1)(jT1)(T)(T自激相位条件自激相位条件 阐明阐明 自激时，即使自激时，即使xi=0，但由于，但由于xi=xf，因此反，因此反响电路在无输入时，仍有信号输出。响电路在无输入时，仍有信号输出。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 不自激条件不自激条件 1)(T)(T当当或或dB0)(T时，时，1)(T)(T或当或当dB0)(T时，时，或或留意：只需设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一，留意：只需设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一，放大器就不会产生自激。放大器就不会产生自激。q 稳定裕量稳定裕量 要保证负反响放大器稳定任务，还需使它远离自激形状，要保证负反响放大器稳定任务，还需使它远离自激形状，远离程度可用稳定裕量表示。远离程度可用稳定裕量表示。1)(gT当当时，相位裕量时，相位裕量ogTo45)(180)(T当当时，增益裕量时，增益裕量dB0)(lg20)dB(gT gg增益交界角频率；增益交界角频率；相位交界角频率。相位交界角频率。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 相位裕量图解分析法相位裕量图解分析法 假设放大器施加的是电阻性反响，假设放大器施加的是电阻性反响，kfkf为实数：为实数：)/1lg(20)(lg20fgkA得得1)()(fggkAT由由 在在A(A()或或T(T()波特图上波特图上找找 g g在在A(A()波特图上，作波特图上，作1/kf(dB)1/kf(dB)的程度线，交点即的程度线，交点即 g g在在T(T()波特图上，与程度轴波特图上，与程度轴T(T()=0dB)=0dB的交点，即的交点，即 g g根据根据 g g在相频曲线上在相频曲线上找找 T(T(g)g)判别相位裕量判别相位裕量 ogTo45)(180假假设设放大器稳定任务放大器稳定任务ogTo45)(180假假设设放大器任务不稳定放大器任务不稳定注：注：1/kf(dB)1/kf(dB)的程度线称增益线。的程度线称增益线。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例1 知知A(j)波特图，判别电路能否自激。波特图，判别电路能否自激。(1/kf(1/kf)dB)dB g g T(T(g)g)1 1在在A(A()波特图上作波特图上作1/kf(dB)1/kf(dB)的程度线。的程度线。分析：分析：2 2找出交点，即找出交点，即 g g3 3在在T(T()波特图上，找出波特图上，找出T(T(g)g)4 4o45因此电路稳定任务，不自激。因此电路稳定任务，不自激。由于由于A()/dB o T(T()o-180o-180o-90o-90o第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈例例2 知知T(j)波特图，判别电路能否自激。波特图，判别电路能否自激。T(T(g)g)1 1由由T(T()波特图与横轴的交点，找出波特图与横轴的交点，找出 g g分析：分析：2 2由由 g g在在T(T()波特图上，找出波特图上，找出T(T(g)g)3 3o0，因此电路自激。，因此电路自激。由于由于T()/dB o T(T()o-180o-180o g g第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 利用幅频特性渐近波特图判别稳定性利用幅频特性渐近波特图判别稳定性 一无零三极系统波特图如下，分析一无零三极系统波特图如下，分析 g落在何处系统稳定。落在何处系统稳定。0 p20.1 p110 p3 A()-9090 p1 p3-180180-270270 p2 p1A()/dB 2040600 0 p3-20dB/-20dB/十倍频十倍频-40dB/-40dB/十倍频十倍频-60dB/-60dB/十倍频十倍频80放大器必稳定任务。放大器必稳定任务。或或 g g落在落在 P1P1与与 P2P2之间之间只需只需 g g落在斜率为：落在斜率为：-20dB/-20dB/十倍频的十倍频的下降段内，下降段内，g go45那么那么 P2=10P2=10 P1P1，P3 P3=10=10 P2P2第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈0 p20.1 p110 p3 A()-9090 p1 p3-180180-270270 p2 p1A()/dB 2040600 0 p3-20dB/-20dB/十倍频十倍频-40dB/-40dB/十倍频十倍频-60dB/-60dB/十倍频十倍频80 P2=10P2=10 P1P1，将，将 P3 P3 接近接近 P2P2由于由于|T(T(P2)|P2)|那么那么 g g落在落在 P1P1与与 P2P2之间时，放大器依然稳定任之间时，放大器依然稳定任务。务。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈结论：在多极点的低通系统中，假设结论：在多极点的低通系统中，假设 P3 10 P2，那么，那么只需只需 g落在斜率为落在斜率为-20dB/十倍频的下降段内，或十倍频的下降段内，或 g落落在在 P1与与 P2之间，放大器必稳定任务。之间，放大器必稳定任务。将将 P2 P2 接近接近 P1P1由于由于|T(T(P2)|P2)|上述结论不成上述结论不成立立0 p20.1 p110 p3 A()-9090 p1 p3-180180-270270 p2 p1A()/dB 2040600 0 p3-20dB/-20dB/十倍频十倍频-40dB/-40dB/十倍频十倍频-60dB/-60dB/十倍频十倍频80第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈处理方法：采用相位补偿技术。处理方法：采用相位补偿技术。在中频区，反响系数在中频区，反响系数kf kf 越大，反响越深，电路性能越好。越大，反响越深，电路性能越好。在高频区，在高频区，kf kf 越大，相位裕量越小，放大器任务越不稳定；越大，相位裕量越小，放大器任务越不稳定；在中频增益在中频增益AIAI根本不变的前提下，设法拉长根本不变的前提下，设法拉长 P1P1与与 P2P2之间的间距，或加长斜率为之间的间距，或加长斜率为“-20 dB/-20 dB/十倍频线段的长度，使得十倍频线段的长度，使得kfkf增大时，仍能获增大时，仍能获得所需的相位裕量。得所需的相位裕量。相位补偿根本思想：相位补偿根本思想：第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 滞后补偿技术滞后补偿技术 简单电容补偿简单电容补偿 降低降低 P1P1补偿方法：将补偿电容补偿方法：将补偿电容C C并接在集成运放产生第一个极并接在集成运放产生第一个极点角频率的节点上，使点角频率的节点上，使 P1P1降低到降低到 d d。AdiRCCRC1P1)(1dCCR P1降低到降低到 d反响增益线下移反响增益线下移稳定任务允许的稳定任务允许的kf增大增大。p2 p1A()/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kf)第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 p2 p1A()/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kfv)d与与kf 之间的关系之间的关系：由图由图dB/20lglg)/1lg(20lg20dP2fdIvvkA十倍频整理得整理得)/(fdIP2dvvkA kfv d 反响电路稳定性反响电路稳定性，但，但 H。kfv=1时时，dIP2d0d/vA全补偿全补偿(C用用 CS表表示示)d0此时此时kfv无论取何值，电路均可稳定任务。无论取何值，电路均可稳定任务。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 例例1：一集成运放：一集成运放AvdI=105，fP1=200Hz，fP2=2MHz，fP3=20MHz，产生，产生fP1节点上等效电路节点上等效电路R1=200K，接成同相放大器，采用简单电容补偿。，接成同相放大器，采用简单电容补偿。fp2fp1Avd(f)/dBf0 0fp310020406080解：解：1求未补偿前，同相放大器提供的最小增益求未补偿前，同相放大器提供的最小增益？根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。未补偿前，为保证稳定任务未补偿前，为保证稳定任务:1kfvAvfmin=1041kfv(dB)80dB即即第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈解：解：2假设要求假设要求Avf=10，求所需的补偿电容，求所需的补偿电容C =？由由 Avf=10得得 kfv=0.1那那么么 rad/s10221.0101022256fdIP2dkAvv由由 11P11CR得得 PF41P111RC)(1dCCR由由 得得 F4.011d1CRC3假设要求假设要求Avf=1，求所需的补偿电容求所需的补偿电容CS=？解：解：由由 Avf=1得得 kfv=1那那么么 rad/s202/dIP2doAvF411d01sCRCC第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈 密勒电容补偿密勒电容补偿 降低降低 P1P1、增大、增大 P2P2补偿方法：将补偿电容补偿方法：将补偿电容C C跨接在三极管跨接在三极管B B极与极与C C极之间，利用密勒倍增效应，使极之间，利用密勒倍增效应，使 P1P1降低、降低、P2P2增大，拉长增大，拉长 P1P1与与 P2P2之间的间距。这种补偿方之间的间距。这种补偿方法又称极点分别术。分析略法又称极点分别术。分析略简单电容补偿缺陷：简单电容补偿缺陷：补偿电容补偿电容C C数值较大数值较大F F量级，集成较困难量级，集成较困难。密勒电容补偿优点：密勒电容补偿优点：用较小的电容用较小的电容PFPF量级，即可到达补偿目的。量级，即可到达补偿目的。第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈q 超前补偿技术超前补偿技术 引入梦想零点引入梦想零点 补偿思绪：在补偿思绪：在 P2P2附近，引入一个具有超前相移的零点附近，引入一个具有超前相移的零点，以抵消原来的滞后相移，使得在不降低，以抵消原来的滞后相移，使得在不降低 P1P1的前提下的前提下，拉长，拉长 P1P1与与 P2P2之间的间距。之间的间距。在反响电阻在反响电阻RfRf上并接补偿电容上并接补偿电容C C。补偿方法：补偿方法：-+AR1Rf+-Vs(s)Vo(s)R2)j/()j()j()j(f11offCRRRVVkvPZf11/j1/j1RRR那那么么其中其中CRfZ1CRR)/(11fPC第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈P2fZ1CR 利用零点角频率利用零点角频率 Z Z将将 P2P2抵消，可将斜率为抵消，可将斜率为“-20dB/20dB/十倍频的下降段，延伸到十倍频的下降段，延伸到 P3P3。假设运放为无零三极系统，且假设运放为无零三极系统，且 P1 P2 P3选择适宜的选择适宜的C，使，使P31fP)/(1CRR p2 p1A()/dB 0 0 p3AvdI-20dB/-20dB/十倍频十倍频第五章第五章 放大器中的反馈放大器中的反馈相位补偿技术在宽带放大器中的运用相位补偿技术在宽带放大器中的运用密勒电密勒电容补偿容补偿超前电超前电容补偿容补偿vIVCCR1voR2T1T2T3RLRE1RE3RfCfCcT4T4T5R3R4R5T6T7T8CBMC-1553集成宽带放大器内部电路集成宽带放大器内部电路Av=100fH=45MHz